支撑光学组件的同步转角机构的制作方法
【专利摘要】一种支撑光学组件的同步转角机构，特点在于其构成包括基座、第一菱形机构、第二菱形机构、发射源、接收器以及驱动模块，本发明适用于两组光学元器件绕共同轴同步反向旋转，是一种具有结构简单、装调方便、且共同旋转轴的轴向没有任何装置的转角机构。
【专利说明】支撑光学组件的同步转角机构【技术领域】
[0001]本发明涉及转角机构，特别是一种支撑光学组件的同步转角机构，特别适用于两组光学元器件绕共同轴同步反向旋转且其共同旋转轴轴向没有任何装置的转角机构，如椭偏仪的驱动转台，X射线衍射仪支撑转台以及布鲁斯特角显微镜的支撑转台等。
【背景技术】
[0002]随着薄膜科学与技术的不断发展，对薄膜分析(液/固相表面膜分析、微结构薄膜分析、超薄有机薄膜分析等)的需求越来越多，各种针对薄膜的高精密测量分析仪器相继问世，如椭偏仪、布鲁斯特角显微镜、变角度紫外/远红外反射光谱仪、X射线衍射仪等。这些设备的基本原理都是由发射源发出一束光，以不同的入射角入射到被测膜面，经被测膜面反射后由探测器接收并分析得到被测膜面的特征信息(如，膜厚、反射率、折射率等)。因此需要一个机构驱动发射源与接收器同时绕样品的被测点转动。
[0003]在先技术[I] (US7852983B2)描述了一种应用于X射线衍射仪的转角机构。该转角机构可以实现发射源与接收器绕共同转轴反向转动，但是该转角机构在驱动发射源与接收器的同时，被测点也随着上下移动，这样大大降低了系统的稳定性。并且在共同转动轴的轴向有丝杆和滑块，因此无法测量大的生物样品，限制了测量仪器的应用范围。
[0004]在先技术[2] (JP11014566A)和在先技术[3] (W02005015187A1)分别描述一种转角机构。该转角机构可以保证被测样品不动的情况下，实现发射源与接收器绕共同转轴反向转动。但是其共同转动轴的轴向有机械装置，同样也限制了其应用范围。
[0005]在先技术[4] (DE10139645A1)描述了一种测角仪。该测角仪的驱动机构可以保证被测样品不动的情况下，实现发射源与接收器绕共同转轴反向转动，并且其共同转动轴的轴向没有任何装置。但是将该机构应用于高精度的转台对装调精度与计量系统的要求很闻。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对上述在先技术的不足，提供一种支撑光学组件的同步转角机构，该机构适用于两组光学元器件绕共同轴同步反向旋转，具有结构简单、装调方便、且共同旋转轴的轴向没有任何装置的转角机构。
[0007]本发明的技术解决方案如下:
[0008]一种支撑光学组件的同步转角机构，特点在于其构成包括基座、第一菱形机构、第二菱形机构、发射源、接收器以及驱动模块，所述的第一菱形机构由第一连架杆、第一输入连杆、第二连架杆、第二输入连杆组成；所述的第二菱形机构由第一连架杆、第一输出连杆、第一弧形滑块、第二连架杆、第二输出连杆、第二弧形滑块、弧形轨道组成，所述的第一连架杆的一端和第二连架杆的一端铰接于A点，该A点为第一菱形机构和第二菱形机构转动中心，所述的第一连架杆的另一端与所述的第一输出连杆一端铰接于C点，所述的第二连架杆的另一端与所述的第二输出连杆的一端铰接于CC点，所述的第一输入连杆的一端与所述的第二输入连杆的一端通过销轴与所述的连接板共同铰接于E点，所述的第一输入连杆的另一端与第一连架杆上中间的B点铰接，所述第二输入连杆的另一端与第二连架杆上中间的BB点铰接，并且B点到A点的距离与BB点到A点的距离相等；
[0009]所述半圆形弧形轨道固定在所述基座的一面，所述第一输出连杆与所述第一滑块铰接于D点，所述的第二输出连杆与第二滑块铰接于DD点，所述的发射源、接收器分别与第一弧形滑块、第二弧形滑块固定相联，所述的发射源、接收器的光轴通过所述弧形导轨的圆心O点，所述的圆心O、A点、E点都位于弧形导轨的对称中心平面上；
[0010]所述的驱动模块由连接板、直线导轨、直线滑块、丝杆、螺母、轴承座、联轴器、驱动源以及驱动源支架组成，所述的驱动源通过驱动源支架与基座固定相联并位于所述的弧形轨道的上方，通过联轴器与丝杆连接，丝杆的两端各装有一个所述的轴承座，丝杆的中间与螺母配合，该螺母通过连接板与直线滑块连接，该连接板的中间与第一输入连杆以及第二输入连杆铰接于E点；
[0011]所述的驱动源驱动所述的丝杆运动带动所述的连接板通过所述的直线滑块沿所述的直线导轨相对于所述的基座上下移动，所述的第一菱形机构同步带动第一连架杆与第二连架杆绕基座上的点A沿相反方向转动相同角度，在第一连架杆与第一输入连杆的相互作用下，以及在第二连架杆与第二输入连杆的相互作用下，并通过所述第二菱形机构同步带动第一弧形滑块与第二弧形滑块绕弧形轨道圆心O点沿相反方向转动相同角度。
[0012]所述第一连架杆与第二连架杆的长度相等，第一输入连杆与第二输入连杆的长度相等，第一输出连杆与第二输出连杆的长度相等。
[0013]本发明的技术效果如下:
[0014]通过改变第一输入连杆、第二输入连杆以及第一连架杆、第二连架杆的设计长度可以实现第一弧形滑块、第二弧形滑块输出不同的转角运动规律。
[0015]本发明采用由简单的平行四边形机构、曲柄滑块机构组合构成的菱形机构实现，结构简单，装调方便，工作稳定，便于实现高精度的转角仪，对用于大尺寸的生物测量仪器有广泛的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明支撑光学组件的同步转角机构实施例的主视图。
[0017]图2为图1局部视图。
[0018]图3为实施例第一菱形机构的结构图。
[0019]图4为实施例第二菱形机构的结构图。
[0020]图5为实施例中曲柄滑块机构的运动解析图。
[0021]图6为本发明所述同步转角机构输入分辨率与输出转角关系图。
【具体实施方式】
[0022]先请参阅图1，图1为本发明支撑光学组件的同步转角机构实施例的主视图，由图可见，本发明支撑光学组件的同步转角机构，由基座1、第一菱形机构、第二菱形机构、发射源9、接收器10以及驱动模块组成。所述的第一菱形机构由第一连架杆2、第一输入连杆6、第二连架杆22、第二输入连杆66组成，如图2所示；第二菱形机构主要由第一连架杆2、第一输出连杆3、第一弧形滑块4、第二连架杆22、第二输出连杆33、第二弧形滑块44、弧形轨道5组成，如图3所示；驱动模块主要由连接板7，直线导轨8，直线滑块11，丝杆12，螺母17，轴承座13，联轴器14，驱动源15以及驱动源支架16组成。所述第一菱形机构、第二菱形机构的转动中心重合于基座I上的A点，且位于中心对称平面上。所述第一输入连杆6的一端与第一连架杆2上B点铰接，所述第二输入连杆66的一端与第二连架杆22上BB点铰接，并且B点到A点的距离与BB点到A点的距离相等。从而实现所述第一菱形机构与所述第二菱形机构的相联。
[0023]所述弧形轨道5与所述基座I固定联接。所述第一输入连杆6的一端、第二输入连杆66的一端均与连接板7通过销轴18共同铰接于E点，且E点位于中心对称平面上，另一端分别与所述第一连架杆2、第二连架杆22铰接于第一连架杆2、第二连架杆22上的B与BB点，所述第一连架杆2、第二连架杆22的一端分别与基座I铰接于A点，第一连架杆
2、第二连架杆22的另一端与所述第一输出连杆3、第二输出连杆33分别铰接于C与CC点，所述第一输出连杆3、第二输出连杆33与所述第一滑块3、第二滑块33分别铰接于D与DD点。所述发射源9、接收器10分别与第一弧形滑块4、第二弧形滑块44固定相联。所述弧形导轨的圆心O点位于中心对称平面上。
[0024]所述驱动模块带动连接板7相对于基座I上下移动，配合所述的第一菱形机构同步带动第一连架杆2与第二连架杆22绕基座上的点A沿相反方向转动相同角度，在第一连架杆2与第一输入连杆6的相互作用下，以及在第二连架杆22与第二输入连杆66的相互作用下，并通过所述第二菱形机构同步带动第一弧形滑块4与第二弧形滑块44绕弧形轨道5圆心O点沿相反方向转动相同角度。因此实现了连接板7的上下移动同步带动了固定于第一弧形滑块4、第二弧形滑块44上的发射源9与接受器10绕弧形导轨的圆心O点反向转动，且弧形导轨的圆心O点的轴向没有任何机械装置。
[0025]所述同步转角机构实例中第一菱形机构的运动解析图如图5所示。根据余弦定理可得表达式:
[0026]
【权利要求】
1.一种支撑光学组件的同步转角机构，特征在于其构成包括基座(I)、第一菱形机构、第二菱形机构、发射源(9)、接收器(10)以及驱动模块，所述的第一菱形机构由第一连架杆(2)、第一输入连杆(6)、第二连架杆(22)、第二输入连杆(66)组成；所述的第二菱形机构由第一连架杆(2)、第一输出连杆(3)、第一弧形滑块(4)、第二连架杆(22)、第二输出连杆(33)、第二弧形滑块(44)、弧形轨道(5)组成，所述的第一连架杆(2)的一端和第二连架杆(22)的一端铰接于A点，该A点为第一菱形机构和第二菱形机构转动中心，所述的第一连架杆(2)的另一端与所述的第一输出连杆(3) —端铰接于C点，所述的第二连架杆(22)的另一端与所述的第二输出连杆(33)的一端铰接于CC点，所述的第一输入连杆(6)的一端与所述的第二输入连杆(66)的一端通过销轴(18)与所述的连接板(7)共同铰接于E点，所述的第一输入连杆(6)的另一端与第一连架杆(2)上中间的B点铰接，所述第二输入连杆(66)的另一端与第二连架杆(22)上中间的BB点铰接，并且B点到A点的距离与BB点到A点的距离相等； 所述半圆形弧形轨道(5)固定在所述基座(I)的一面，所述第一输出连杆(3)与所述第一滑块(4)铰接于D点，所述的第二输出连杆(33)与第二滑块(44)铰接于DD点，所述的发射源(9)、接收器(10)分别与第一弧形滑块(4)、第二弧形滑块(44)固定相联，所述的发射源(9)、接收器(10)的光轴通过所述弧形导轨的圆心O点，所述的圆心O、A点、E点位于弧形导轨(5)的对称中心平面上； 所述的驱动模块由连接板(7)、直线导轨(8)、直线滑块(11)、丝杆(12)、螺母(17)、轴承座(13)、联轴器(14)、驱动源(15)以及驱动源支架(16)组成，所述的驱动源(15)通过驱动源支架(16)与基座(I)固定相联并位于所述的弧形轨道(5)的上方，通过联轴器(14)与丝杆(12)连接，丝杆(12)的两端各装有一个所述的轴承座(13)，丝杆(12)的中间与螺母(17)配合，该螺母(17)通过连接板(7)与直线滑块(11)连接，该连接板(7)的中间与第一输入连杆(2)以及第二输入连杆(22)铰接于E点； 所述的驱动源(15)驱动所述的丝杆(12)运动带动所述的连接板(7)通过所述的直线滑块(11)沿所述的直线导轨(8)相对于所述的基座(I)上下移动，所述的第一菱形机构同步带动第一连架杆(2)与第二连架杆(22)绕基座上的点A沿相反方向转动相同角度，在第一连架杆(2)与第一输入连杆(6)的相互作用下，以及在第二连架杆(22)与第二输入连杆(66)的相互作用下，并通过所述第二菱形机构同步带动第一弧形滑块(4)与第二弧形滑块(44)绕弧形轨道(5)圆心O点沿相反方向转动相同角度。
2.根据权利要求1所述的支撑光学组件的同步转角机构，其特征在于所述第一连架杆与第二连架杆的长度相等，第一输入连杆与第二输入连杆的长度相等，第一输出连杆与第二输出连杆的长度相等。
【文档编号】G01N21/01GK103728244SQ201310471728
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】程伟林, 曾爱军, 陈明星, 林栋梁, 杨增辉, 黄惠杰, 贺洪波, 方明 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所